Решение: Электронный баланс реакции аммиака
Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в схеме реакции $\mathrm{NH_3 + CuO \rightarrow Cu + N_2 + H_2O}$. Запишите формулы вещества-окислителя и вещества-восстановителя. Укажите, какое из этих веществ является окислителем, а какое — восстановителем.
Решение по шагам
5 шаговОпределяем степени окисления элементов, которые изменяются. В $\mathrm{NH_3}$ азот имеет степень окисления $-3$, в простом веществе $\mathrm{N_2}$ — $0$. В $\mathrm{CuO}$ медь имеет степень окисления $+2$, в простом веществе $\mathrm{Cu}$ — $0$.
$$\mathrm{N^{-3} \rightarrow N^0;\quad Cu^{+2} \rightarrow Cu^0}$$Азот окисляется и отдаёт электроны. Две атомные частицы азота, входящие в молекулу $\mathrm{N_2}$, отдают шесть электронов. Медь восстанавливается и принимает по два электрона на каждый атом.
$$2\mathrm{N^{-3}} - 6e^- \rightarrow \mathrm{N_2^0};\quad \mathrm{Cu^{+2}} + 2e^- \rightarrow \mathrm{Cu^0}$$Чтобы число отданных и принятых электронов совпало, нужно три атома меди: $3 \cdot 2 = 6$. Поэтому коэффициенты перед $\mathrm{NH_3}$ и $\mathrm{CuO}$ равны соответственно 2 и 3.
$$2\mathrm{NH_3} + 3\mathrm{CuO} \rightarrow 3\mathrm{Cu} + \mathrm{N_2} + \mathrm{H_2O}$$Уравниваем водород и кислород. В двух молекулах аммиака содержится шесть атомов водорода, значит перед водой ставим коэффициент 3. Три атома кислорода слева также соответствуют трём молекулам воды.
$$2\mathrm{NH_3} + 3\mathrm{CuO} \rightarrow 3\mathrm{Cu} + \mathrm{N_2} + 3\mathrm{H_2O}$$Азот в аммиаке повышает степень окисления и отдаёт электроны, поэтому $\mathrm{NH_3}$ является восстановителем. Медь в оксиде меди(II) понижает степень окисления и принимает электроны, поэтому $\mathrm{CuO}$ является окислителем.
$2\mathrm{NH_3} + 3\mathrm{CuO} \rightarrow 3\mathrm{Cu} + \mathrm{N_2} + 3\mathrm{H_2O}$; окислитель — $\mathrm{CuO}$, восстановитель — $\mathrm{NH_3}$.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не учитывают, что в молекуле $\mathrm{N_2}$ находятся два атома азота.
Ставят коэффициент 1 перед $\mathrm{CuO}$, не уравнивая число отданных и принятых электронов.
Называют восстановителем $\mathrm{CuO}$, хотя медь в нём принимает электроны.
Не уравнивают число атомов водорода и кислорода после расстановки коэффициентов по электронному балансу.